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Jan 01, 2024

Genomas fechados revelam uma espécie de Candidatus Electronema de água salgada e lançam nova luz sobre a fronteira entre bactérias marinhas e de água doce

The ISME Journal volume 17, páginas 561–569 (2023)Cite este artigo 2662 Acessos 1 Citações 20 Detalhes de métricas altmétricas As bactérias do cabo da família Desulfobulbaceae são filamentosas com um centímetro de comprimento

The ISME Journal volume 17, páginas 561–569 (2023)Cite este artigo

2662 Acessos

1 Citações

20 Altmétrico

Detalhes das métricas

As bactérias cabo da família Desulfobulbaceae são bactérias filamentosas com centímetros de comprimento, capazes de conduzir transferência de elétrons a longa distância. Atualmente, todas as bactérias de cabo são classificadas em dois gêneros candidatos: Candidatus Electronema, normalmente encontrada em ambientes de água doce, e Candidatus Electrothrix, normalmente encontrada em ambientes de água salgada. Esta estrutura taxonômica é baseada em sequências do gene 16S rRNA e em filogenias do genoma montado pelo metagenoma (MAG). No entanto, a maioria dos MAGs atualmente disponíveis são altamente fragmentados, incompletos e, portanto, provavelmente perdem genes-chave essenciais para decifrar a fisiologia das bactérias do cabo. Além disso, um genoma circular e fechado de bactérias do cabo ainda não foi publicado. Para resolver isso, realizamos sequenciamento shotgun de leitura longa Nanopore e leitura curta Illumina de amostras ambientais selecionadas e um enriquecimento de cepa única de Ca. Electronema áureo. Recuperamos vários MAGs de bactérias de cabo, incluindo dois circulares e um único contig. A análise filogenômica, também confirmada pela filogenia baseada no gene 16S rRNA, classificou um MAG circular e o MAG de contig único como novas espécies de bactérias do cabo, que propomos nomear Ca. Electronema halotolerans e Ca. Electrotrix laxa, respectivamente. O CA. Electronema halotolerans, apesar de pertencer ao gênero de bactérias cabo de água doce anteriormente reconhecido, foi recuperado de sedimentos de água salobra. As previsões metabólicas mostraram diversas adaptações a um ambiente de alta salinidade, semelhante ao Ca de “água salgada”. Espécies Electrothrix, indicando como Ca. Electronema halotolerans pode ser o elo evolutivo entre linhagens de bactérias marinhas e de água doce.

Bactérias-cabo da família Desulfobulbaceae (Desulfobacterota) são bactérias filamentosas multicelulares com centímetros de comprimento, capazes de transferência de elétrons a longa distância [1,2,3]. De acordo com a estrutura taxonômica atual, eles pertencem ao gênero Candidatus Electronema (baseado em água doce) ou Candidatus Electrothrix (baseado em água salgada) [4]. As bactérias do cabo podem ser encontradas globalmente em sedimentos de água doce e salgada [5,6,7], bem como em torno de raízes de plantas aquáticas que liberam oxigênio [8, 9].

A fronteira ecológica entre os habitats de água salgada e de água doce continua a ser um desafio não resolvido na microbiologia [10]. Embora estes ambientes aquáticos partilhem algumas características ecológicas, a mudança radical na salinidade e na concentração iónica sugere que a transição de habitats de alta para baixa salinidade deve ser acompanhada por mudanças substanciais no repertório metabólico e nos complexos celulares, em resposta a mudanças físico-químicas e à disponibilidade de substrato. [10, 11]. Esses mecanismos ainda não foram esclarecidos em bactérias de cabo, embora o antiportador Na+/H+ NhaA tenha sido previamente sugerido como um potencial discriminante entre bactérias de cabo marinhas e de água doce [12].

O modelo metabólico atual propõe que as células pertencentes a um filamento de cabo podem exibir dois tipos diferentes de características fisiológicas: na zona anóxica, nas camadas mais profundas do sedimento, as células oxidam o sulfeto e os elétrons resultantes são transferidos ao longo da estrutura condutora para a zona óxica. , onde as células os utilizam para reduzir o oxigênio [12, 13]. Este transporte de elétrons de longa distância (LDET) foi demonstrado usando microscopia Raman [3] e a estrutura condutora envolvida foi recentemente proposta como consistindo de carboidratos e proteínas contendo um grupo de níquel ligado a enxofre, o que seria uma forma sem precedentes de elétrons biológicos. transporte [14].

Apesar dos esforços de enriquecimento [12, 15], as espécies de bactérias do cabo não foram isoladas em cultura pura. Portanto, a abordagem atualmente disponível para a aquisição de sequências genômicas de bactérias de cabo é através do sequenciamento shotgun de comunidades microbianas e da recuperação de genomas montados por metagenoma (MAGs). Embora MAGs de bactérias de cabo tenham sido publicados por estudos anteriores [12, 13, 15], os genomas de bactérias de cabo disponíveis publicamente são atualmente altamente fragmentados, com vários rascunhos de genomas faltando genes 16S rRNA e exibindo completude reduzida do genoma.